一种矿井无人电机车无线通信系统 |
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| 申请号 | CN201610026626.9 | 申请日 | 2016-01-17 | 公开(公告)号 | CN105681416A | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 济南大学; | 发明人 | 王冬雪; 李猛; 王中华; 李荣伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种适用于矿井无人 电机 车的无线通信系统。该通信系统在地面集控室和矿井巷道之间建立以太环网，井下巷道内设置若干WiFi无线基站，实现WiFi 信号 覆盖 整个巷道区域，同时在无人电 机车 上安装WiFi无线通信终端，与巷道内的WiFi基站建立无线连接，再通过有线网络，在地面集控室和机车 控制器 之间建立稳定可靠的数据通信链路。采用定向天线和全向天线相结合的方式实现无线信号覆盖。根据现场测量无线信号强度对各WiFi 节点 的 位置 、天线类型、朝向和数量进行调整，使相邻WiFi基站的信号覆盖区域适度重叠。无人电机车的车头和车尾分别安装两个相背方向的定向天线，进行无线 信号传输 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无人电机车无线通信系统，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种矿井无人电机车无线通信系统技术领域背景技术[0002] 采矿业是以矿产资源为生产对象的古老产业，目前国内矿山开采相对比较落后，特别是井下矿石的开采运输，主要表现在工作环境恶劣，技术装备落后，使用人员较多，运输效率低下。数字化、信息化、无人化、智能化及绿色开采是目前矿山发展的主要方向。矿石运输作为地下采矿系统的关键工程之一，随着矿山开采难度的增加，对矿石运输能力、效率和安全性提出了更高的要求。 [0003] 有轨电机车是目前矿山最为常用的矿石运输工具，远程遥控和无人化、智能化是未来矿石运输的主要方向。实现矿井有轨运输无人化的一个先决条件是必需实现矿井运输巷道内的无线信号全覆盖，即在地面集控室和无人电机车之间建立稳定可靠的数据链路。 [0004] 常用的无线通信技术包括WiFi、3G/4G通信、ZigBee、蓝牙、数传电台等多种类型。其中WiFi全称Wireless Fidelity，是目前主要的无线技术标准，最初规范于1997年提出，后来陆续发展了IEEE802.11b/g/n多种无线协议。WiFi可以与以太网完全兼容，从而实现无线局域网与以太网的直接连接，且WiFi相关的产品众多，组网便捷，降低了网络配置的成本，并具备灵活的可扩展性，支持不同系统的终端接入。同时WiFi功耗相对较低，具有发射功率小的优点，安全性相对较高。WiFi支持高带宽的数据业务，最新的802.11n支持300兆带宽，可以传输包括高清视频信号在内的各种数据信号。 [0005] 矿井无人电机车的运行，需要无线通信网络覆盖行驶区域，以作为机车与集控室之间的数据通道。WiFi相对于其它无线通信方式有着不可比拟的优势，基于此，本发明提出了一种适用于无人电机车井下通信的无线通信系统。 发明内容[0006] 本发明提出了一种适用于矿井无人电机车的无线通信系统。该通信系统以TCP/IP网络协议和IEEE802.11b/g/n无线通信协议为基础，建立以工业以太环网为骨干，以WiFi无线网络为延伸的网络结构。在地面集控室和矿井巷道之间建立以太环网，井下巷道内设置若干WiFi无线基站，形成有线网络与无线基站相结合的方式，实现WiFi信号覆盖整个巷道区域，同时在无人电机车上安装WiFi无线终端，与巷道内的WiFi基站建立无线连接，再通过有线网络，在地面集控室计算机和电机车车载控制器之间建立稳定可靠的数据通信链路。 [0007] WiFi信号在矿井下具有较好的抗干扰和反射、折射能力。通过合理的布置WiFi基站位置和方向，可以实现无人电机车工作巷道的无线信号全覆盖。通信系统主要包括交换机、无线基站、车载无线终端、电源等设备。整个通信系统由两部分构成：第一部分：管理部分。通过设置在地面集控室的网络管理计算机，实现网络配置，以及对通信系统的各环节的实时监控和管理。包含的主要设备为网络管理计算机、网络管理软件和UPS电源等配套设备。 [0008] 第二部分：数据传输部分。数据传输部分主要由交换机、无线通信基站、车载无线终端、现场电源等组成。 [0009] 附图说明：图1：通信系统结构图 图1中： 1 网络管理计算机 2 核心交换机 3 现场交换机 4 现场操作站 5 无线基站 6 车载控制器 7 无线终端 具体实施方式： 通信系统的网络拓扑结构是在地面集控室布置一台支持三层动态路由功能的核心交换机。地面集控室的网络管理计算机、服务器等均接入核心交换机。核心交换机通过光纤与井下现场交换机连接，WiFi无线基站通过以太网方式接入井下现场交换机，可根据井下现场交换机部署和巷道分布情况，灵活采用布置方式，实现井下巷道的WiFi信号覆盖。井下设备通过交换机接口就近接入以太网。在井下设置现场操作站，可对井下设备和网络进行现场配置、查询。 [0010] 整个通信系统的布置分井上和井下两个区域。地面集控室配置网络管理计算机、核心交换机、UPS电源等设备。井下部分根据现场需要安装若干现场交换机，无线通信基站、电源箱；电源箱就近安装在基站周围，每台现场电源箱为一台基站提供电源。 [0011] 优选的，在交换机之间的通信介质采用单模光纤，交换机与无线基站之间采用超五类双绞线。 [0012] 采用定向天线和全向天线相结合的方式实现无线信号覆盖。节点天线布置的基本原则是在直巷中以定向天线为主；在交通路口和拐弯处，全向天线具有更好的信号覆盖面，因而采用全向天线为主。实际构建WiFi无线网络时，通过现场测量无线信号强度对各节点的位置、天线类型、朝向和数量进行调整，使相邻两个WiFi基站的信号覆盖区域适度重叠。 [0013] 无人电机车的车头和车尾分别安装两个相背方向的定向天线，收发前后两个方向的无线信号；与之对应，直巷中的无线基站使用两个相背方向的定向天线，分别向前后方向收发无线信号。定向天线传输距离较远，这样布置可以使无线基站节点的数量尽量减少。 |
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